【正文】 在第一網(wǎng)格點(diǎn)距邊界的距離（first row），網(wǎng)格比例因子（ Growth factor），邊界網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)（rows）輸入值，如圖 712圖 712 邊界層的設(shè)置示意圖注意：在選擇邊界時(shí)，由于在水下的大部分耙頭的吸泥管壁的兩側(cè)均有流體，所以邊界層的布置有兩種選擇，我們關(guān)心的是耙頭內(nèi)壁的邊界層分布，y+在理想的范圍就行。需要指出的是計(jì)算出來的 y + ，y*和Re 并不是只與幾何參數(shù)有關(guān)的固定量，它們也和最后的收斂解解有關(guān)系。針對本研究對象的高 Re 數(shù)，可采用壁面函數(shù)法。采用壁面函數(shù)時(shí)候的近壁網(wǎng)格第一網(wǎng)格到壁面距離要在對數(shù)區(qū)內(nèi)。接下來介紹近壁面流動(dòng)的特點(diǎn)：在壁面區(qū)，流體運(yùn)動(dòng)受壁面流動(dòng)條件的影響比較明顯，邊界層如圖從左到右可分為三層：黏性底層、過渡區(qū)、對數(shù)率層,如圖 710。此時(shí)我們可以近似地把流體看成無粘性的，這樣的流體稱為理想流體。根據(jù)圖 77，得出的壓力云圖的分布更加層次化，耙頭入口處的壓力的顏色過渡清晰，比起圖 68 的壓力分布更加清楚。根據(jù)分析，是因?yàn)樵?CAD 中繪制耙頭時(shí)沒有注意到坐標(biāo)與耙頭的距離，以至于耙頭上的點(diǎn)坐標(biāo)非常大，有 108mm，而耙頭的實(shí)際尺寸卻只有 2022*600mm 的大小，所以坐標(biāo)軸是離得太遠(yuǎn)了，不利于在 FLUENT 中的數(shù)字顯示，所以在 Gambit 中作出如下設(shè)置。（2）在界面區(qū)域的兩個(gè)列表中制定組成網(wǎng)格界面的兩個(gè)界面區(qū)域。不過有一個(gè)更好的方法，就是把耙頭下吸口處邊從速度入口類型改成 interface 類型， interface 是兩個(gè)不同區(qū)域的分界面，分割兩種不同網(wǎng)格，流動(dòng)和傳熱在這個(gè)界面上直接傳送到另一個(gè)相鄰區(qū)域,它是從一個(gè)面到另一個(gè)面的數(shù)據(jù)（速度、壓力、溫度）交流處，正符合耙頭入口的需要，用來交流速度與壓力。卻沒有考慮到兩個(gè)出口的橫截面大小不同，對于同是流量 100m3/h，流速應(yīng)該不同的。點(diǎn)擊 defineboundary condition 進(jìn)行相應(yīng)邊的設(shè)置，如圖 65圖 65 邊界條件的設(shè)置求解流場點(diǎn)擊 Solvercontrols，根據(jù)用 segregated solver 求解能量方程， solvecontrolssolution 處定義松弛因子。22設(shè)置邊界條件FLUENT 軟件提供了十余種類型的進(jìn)、出口邊界條件，本課題只用到了其中的三種。非平衡壁面函數(shù)考慮了壓力梯度，可以計(jì)算分離，重附及撞擊問題。Realizable kε和 RNG 模型差不多，還可以模擬圓口射流問題。（2）由于沒有熱傳導(dǎo)，energy 不用設(shè)置。如果必須要耦合求解，但是機(jī)器內(nèi)存不夠，這時(shí)候可以考慮用耦合顯式解法器求解問題。具體步驟按表 61 進(jìn)行：打開 fluent 二維界面，點(diǎn)擊 file 下拉菜單，read 讀取 case 文件，打開已存好的 MSH 文件，讀入網(wǎng)格。對 specify continuum types 的設(shè)置，設(shè)置一 water 為 fluid，然后 apply。因?yàn)榘翌^內(nèi)部流速更快，對耙頭內(nèi)部相對于外部的面網(wǎng)格設(shè)置更密一點(diǎn)。 是 cad 圖標(biāo)，之后 sat 文件圖標(biāo)就會(huì)出現(xiàn)。一、在 AutoCAD 中耙頭二維模型以及周圍水區(qū)域的設(shè)置通過查找相關(guān)疏浚領(lǐng)域的耙頭尺寸 [6]，對于耙頭的吸泥管直徑以及吸入泥沙的流量都能過查實(shí)，只是剖面的開口尺寸卻難以查出，所以量取疏浚中心實(shí)驗(yàn)室中的耙頭的幾何尺寸，如下：剖面入口寬為250mm，吸泥管直徑為 90mm，模擬流量為 100m3/h，即出口速度為 。它的湍流模型包括 k－e 模型、Reynolds應(yīng)力模型、LES 模型、標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)、雙層近壁模型等 [5]。11云圖：使用渲染的方式，將流場某個(gè)截面上的物理量用連續(xù)變化的顏色塊表示其分布，如圖 46。10程序的編制及資料的收集、整理與正確利用，在很大程度上依賴于經(jīng)驗(yàn)與技巧。CFD 可以看做是在流動(dòng)基本方程( 質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程)控制下對流動(dòng)的數(shù)值模擬。有些疏浚公司還采用20 MPa以上的超高壓沖水泵，專門用于珊瑚礁石的開挖。但是如何更有效地改進(jìn)和選型，必須對耙頭的性能、疏浚機(jī)理較透徹地了解，否則將事倍功半。以考慮挖掘土壤的流動(dòng)因素選擇耙頭長度。耙頭側(cè)還裝有橡膠靠旁，以免碰壞船側(cè)板。用耙吸式挖泥船來挖掘巖石在大部分情況下是不經(jīng)濟(jì)的，耙頭要求非常沉重，而且產(chǎn)量一般很低。 按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，耙吸式挖泥船具體裝備有下面幾部分，如圖 22：（一）帶有吸嘴的耙吸管，即耙頭，挖泥時(shí)用于耙吸海床； （二）泥泵，用于耙吸被耙頭耙松了的土壤； （三）泥艙，可堆存耙吸的泥水混合物； （四）溢流系統(tǒng)，用于排出泥艙裝艙過程中多余積水； （五）位于泥艙內(nèi)的底門，用于卸載泥水混合物； （六）位于甲板上的支架，用于起吊耙吸管； （七）波浪補(bǔ)償器，用來補(bǔ)償耙頭與海床接觸時(shí)耙頭與船體垂直方向的相對運(yùn)動(dòng)。經(jīng)常會(huì)有一些挖泥船由于不能適應(yīng)某些工程作業(yè)而被閑置，于是提高挖泥船的利用率就成了合理的追求，其中一個(gè)重要的途徑就是通過較少的投資追加，使其具有一些附加功能，從而提高該船的利用率，增加額外利潤。集挖泥、裝泥和卸泥于一身, 是其他挖泥船所不能及。最初，在挖掘 Nieuwe Waterweg 河時(shí)，利用泥艙里的管道輸送，耙吸管放在船體一側(cè)。它通過置于船體兩舷或尾部的耙頭吸入泥漿，以邊吸泥、邊航行的方式工作。絞吸式挖泥船適宜于開挖沙質(zhì)土、淤泥等土質(zhì)較松的河底。為了設(shè)計(jì)出高性能的流體機(jī)械，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)參數(shù)測量等工作，為此需要耗費(fèi)大量的資金和時(shí)間。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。此次通過對耙頭二維的流場的模擬與分析，了解了耙頭內(nèi)部的壓力與速度流場的分布，加深了對流體力學(xué)基礎(chǔ)知識的理解，并培養(yǎng)了自己分析問題與解決問題的能力。 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士論文）摘 要隨著疏浚船舶向現(xiàn)代化、大型化發(fā)展，疏浚領(lǐng)域?qū)Ω咝阅艿牧黧w機(jī)械需求越來越迫切，但傳統(tǒng)的理論分析和純實(shí)驗(yàn)測量對研究機(jī)械流體問題都具有很大的局限性。關(guān)鍵詞： 疏浚 耙頭 FLUENT 流場分析 河海大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士論文）AbstractWith the development of the modern, largescale dredging ship, the demands for highperformance liquid pressing machine are being bigger and bigger in the dredging area, but the traditional theoretical analysis and pure experimental study of fluid mechanical problems have great limitations. At this point, with the emergence of the highspeed, large capacity and lowcost puters, putational fluid dynamics appeared and got a deep study, the reliability, accuracy and putational efficiency of the theory had also been greatly improved. CFD method has several features. These features are the initial performance prediction, the internal flow prediction, numerical experiments, flow diagnostics and the role of exterior design. CFD software has bee an important means to Compute and study practical fluids problems now.This paper involved numerical calculation of rakes in the twodimensional flow field with the CFD software. The main contents involves knowing the dredging technology、dredging equipment and basic knowledge well, learning a kind of putational fluid dynamics software, which is called FLUENT, understanding the method to divide the mesh and method to set up the boundary condition and using CFD software to calculate the flow field of the pressure and velocity in the twodimensional flow field under the condition of the known geometry and boundary conditions of the rake head. The method of study is to use CAD and software Gambit to divide the mesh and use putational fluid dynamics software FLUENT to finish the calculations. Finally, the paper finishes the parison among different twodimensional flow fields of rake head under several kinds of velocity, proposes own views about the relations between flow field and velocity and gives some suggestions about improvement of the rake head shape with Analysis of flow field.By the twodimensional flow simulation and analysis of the rake head, we understand the distribution of pressure and velocity in the rake head, enhance the understanding of basic knowledge on fluid mechanics and train own capacity to analyze problems and solve problems.Key words: Dredge Rake head FLUENT Flow Analysis畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對某些內(nèi)部流動(dòng)實(shí)驗(yàn)測量時(shí)，要求的實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜龐大且實(shí)驗(yàn)成本較高，研制周期長，因而使實(shí)驗(yàn)研究受到了很大的限制，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已滿足不了需要，必須采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法。二、鏈斗式挖泥船鏈斗式挖泥船是利用一連串帶有挖斗的斗鏈。耙吸式挖泥船機(jī)動(dòng)靈活，效率高，抗風(fēng)浪力強(qiáng)，適宜在沿海港口、寬闊的江面湖面作業(yè)。實(shí)踐證明此類挖泥船不適于在有波浪的施工環(huán)境下工作。因而耙吸船近年來深受航道部門的青睞, 而且疏浚技術(shù)設(shè)備更臻完善, 并得到新的發(fā)展。如：大型耙吸挖泥船加裝自排吹岸系統(tǒng)；耙吸船同時(shí)兼顧污油回收；小型耙吸船上加裝抓斗；小型抓斗挖泥船加長扒桿兼做起重等。5圖 22 耙吸式挖泥船示意圖二、耙吸式挖泥船的特色耙吸式挖泥船同時(shí)也具有自己的特色，不同于鏈斗、抓斗、正(反) 鏟、絞吸挖泥船的長方型的船型, 它具有自航船的線型與總體外形, 具有自載與自卸的能力, 適合于海況較為復(fù)雜的海域疏浚, 無需錨泊定位挖掘, 適宜遷航, 其疏浚效率高, 是近來航道疏浚發(fā)展的方向。6第三章 耙頭的工作原理與改進(jìn)第一節(jié) 耙頭的工作原理一、 耙頭的結(jié)構(gòu)與工作原理耙頭種類繁多，加利福尼亞耙頭現(xiàn)是我國疏浚領(lǐng)域用的較為廣泛的耙頭，本論文就以加利福尼亞耙頭作為例子來加以說明，如圖31和32 。圖 31 圖 32 加利福尼亞耙頭它的工作原理是：挖泥時(shí)，一方面耙頭隨耙管在船體前進(jìn)時(shí)其底邊與泥底的間隙里流過高速水流，將砂土沖刷下來進(jìn)入耙頭；另一方面高壓水由耙頭上的噴嘴噴射出，沖散板結(jié)砂土，再加刀刃的切泥，形成沖切互相作用，使泥砂懸浮，然后由泥泵產(chǎn)生的真空壓力差，將懸浮的泥漿,砂礫吸入耙管輸送到泥艙。圖 33 帶有耙齒的耙頭第二節(jié) 耙頭的改進(jìn)一、耙頭的發(fā)展耙頭的發(fā)展大致可以歸納為這么四個(gè)階段：第一階段為初始階段，耙吸船的耙頭是吸頭，吸管以吸為主，沒有耙切泥的功能，般為挖掘軟泥和細(xì)沙。二、耙頭